浅谈物联网在设施蔬菜生产上的应用

梁文彬

（河北省廊坊市农业局经济作物站，廊坊 065000）

浅谈物联网在设施蔬菜生产上的应用

梁文彬

（河北省廊坊市农业局经济作物站，廊坊 065000）

文章主要分析物联网关键技术特点及现代农作物生产特征及构建技术系统。为了有效降低蔬菜生产成本，提高蔬菜产品品质，开展“蔬菜水肥智能控制系统的开发研究”，实现蔬菜生产信息的自动采集、传输与自动控制，并通过相关行业专家知识库辅助系统，实现设施蔬菜生产从育苗到采收的全过程智能化监测、控制和科学管理。

物联网 设施蔬菜 应用

1 技术应用的目的、意义和国内外现状分析

现今，智能控制系统已广泛地应用于工业、农业、军事等多个领域，并呈现出强大的生命力和发展前景。农业生产领域中，蔬菜产业发展已进入将信息技术作为实质性要素，引入到蔬菜生产整个过程的新阶段。

目前，国内的水肥智能控制系统主要是以色列等几家国外的产品，存在着价格昂贵，操作系统未本土化，设计参数与中国生产实际不匹配等问题，难以大面积推广。而目前我国在此方面的研究甚少。

为此，开展“蔬菜水肥智能控制系统的开发研究”，就是利用计算机技术和智能化农业信息技术来完善蔬菜水肥智能控制系统。该技术及技术产品应用，对提高我国蔬菜生产现代化程度，合理利用有限的自然资源，降低蔬菜生产成本，提高蔬菜产品品质和产量，促进现代化蔬菜产业良性发展等，都具有重要的现实意义和实用价值。

2 技术的主要内容

（1）开发集农业生产信息采集、农作物叶片生理信息检测分析、农作物生产环境信息测控为一体的综合智能系统，完成农作物生产环境与自身生理信息指标的测控与生产管理功能。（2）运用计算机网络终端感知技术及监测作物生长环境信息，进一步完成作物生长环境各种物理和生物因素信息的采集、协同处理和信息服务等多功能集成。（3）运用灵活无线组网技术，可实现信息的短、中、长距离的可靠传输。（4）运用系统网络的智能控制技术，实现对农作物生产环境的智能化管理。

3 技术构建形成运行系统

分析计算机网络信息及农作物生长特征，开发基于物联网的农业生产管理及环境因素作业流程。技术开发紧紧围绕计算机网络终端，通过全面感知、可靠传输、控制系统智能化处理等3项技术功能的连续实现，为实现智能监测、控制、水肥管理、定量可控自动施肥等打下坚实的基础。

4 形成的关键技术

4.1 信息采集终端的设计与制作

系统开发紧紧围绕系统网络“全面感知、可靠传送、智能处理” 3项功能的实现，综合利用传感技术、多传感器融合技术、无线通信及嵌入式系统，完成蔬菜水肥智能化信息的采集与预处理，并把信息通过无线网络传输给系统网络信息中心。

4.2 嵌入式系统设计

现场数据采集的核心技术是嵌入式系统，并通过该系统，实现采集与监测的智能化、网络化。

4.3 数据传输系统设计

研究在蔬菜水肥智能化田间生产环境中，随机部署无线传感器主要针对组织网络，利用网络中的节点控制传感器采集数据信息，并发送到远程用户监控系统，对局部区域做出精细控制，以达到最大收益的目的。

5 技术研究具有创新性、先进性、成熟性

5.1 技术的创新性

（1）全面感知农作物生理及生产环境信息。（2）实现信息的可靠传输。（3）研究出农业生产智能控制终端产品，完成蔬菜各生产环节、生产环境与自身生理信息指标的测控智能动态管理。（4）开发出低成本、实用型的系列农业智能应用新产品，开创了系统网络在智能农业领域的研究与应用。

5.2 技术的先进性

（1）基于物联网的农业生产信息采集终端，在国内同类系统的技术结构、芯片选择、选型和技术指标方面具有先进性。（2）农业生产信息无线传输网络系统能够实现实时采集监控区域的农田信息，在信息技术应用于农业生产上具有先进性。（3）基于低成本、傻瓜型、知识性的农业智能产品的应用，是传统农业向现代农业发展的一次重大改革。

5.3 技术的成熟性

通过专家鉴定、室内室外测试、实际生产应用，该项技术为一项成熟的技术。该技术产品已成为实用型多功能技术产品。2014年，在文安县兴隆果蔬专业合作社西瓜种植上，示范应用3.33 hm2，效果良好。不仅实现节约用水68%，节约用肥45%，每667 m2减少劳动用工成本1 960元，每667 m2西瓜增产452 kg，而且提高了蔬菜产品品质。通过有效的降低生产成本，提高产品质量和产量，使每667 m2新增经济效益4 048元。

6 技术研究的主要应用领域

该技术主要应用于农作物生产全过程的智能监测控制，摒弃传统的生产方式，实现农作物生长全程信息化自动采集、传输与控制，并在专家知识库辅助下，实现农业生产的全过程智能化控制、科学化管理。

7 技术研究对社会经济发展起到良好的作用

7.1 经济效益

通过此项技术的实施，可有效降低农业生产中的劳动用工成本70%左右；节约用水60%～70%；提高肥料利用率46%。通过对农作物的实时智能监控分析，根据农作物本身的生理需要，控制肥水的施用，有效的平衡作物养分，提高农作物的产量和产品品质，有效提高农业生产经济效益。同时，通过蔬菜水肥智能控制系统的销售，可为企业创造丰厚的经济效益。

7.2 社会效益

由传统农业向现代化农业的一次跨越性转变，是农业生产模式质的飞跃，明显提高了农业生产水平，实现了农业增产，农民增收，具有划时代的社会效益。

7.3 生态效益

相比传统的农业生产方式，可大幅度降低因过量灌溉施肥引起的地下水污染、空气污染和农业生产资料过度滥用对农业生产环境的污染，生态效益十分显著。